¿Cuál es la mejor batería para un teléfono celular digital?

Cuando se compra una batería de reemplazo, con frecuencia el comprador puede elegir baterías con distintos procesos químicos. En general, los teléfonos celulares más recientes vienen equipados con baterías NiMh y litio-ion, en tanto los modelos más viejos tienen baterías de NiMH y NiCd. El vendedor puede llegar a aconsejarle a un cliente a elegir la de mayor capacidad y de no acercarse a las de NiCd por el efecto "memoria". El cliente decide comprar una batería delgada de NiMH porque ofrece una elevada capacidad relativa en un pequeño volumen y a un precio razonable.

Aparentando ser una buena selección a primera vista, el siguiente análisis revela que hay otros procesos químicos más adecuados. En sentido estricto, desde el punto de vista de la capacidad, las baterías de NiMH ofrecen valor a dicho precio pero no tienen suficiente vida útil. A pesar de ser excelentes cuando son nuevas, el rendimiento cae rápidamente después de unos 300 ciclos debido a la capacidad decreciente y a la resistencia interna creciente. Si se comparan, la batería de NiCd puede ser usada más de 1000 veces y la resistencia interna permancece baja. Sin embargo, debe mencionarse que las baterías de NiCd ofrecen aproximadamente 30% menos de capacidad que las de NiMH.

Las baterías de NiMH y de NiCd se consideran baterías de alto mantenimiento que requieren ciclos normales de descarga para impedir el fenómeno de memorización. A pesar de que las baterías de NiMH fueron inicialmente publicitadas como baterías sin memorización, tanto las de NiCd como las de NiMH se ven afectadas en forma similar por la memorización, ya que la formación cristalina que causa la pérdida de capacidad es generada principalmente por la placa de níquel, metal compartido por ambos sistemas. La memorización puede no ser tan visible en las de tipo NiMH porque la vida de ciclaje es más corta que en las de NiCd.

Las baterías de níquel deben ser totalmente descargadas una vez por mes. Si se omite dicho mantenimiento por cuatro meses o más, la capacidad puede caer hasta un tercio y se hace más difícil la restauración total a medida que se retrasa el servicio.

No se recomienda descargar una batería antes de proceder a cargarla, ya que dicha actividad la desgasta innecesariamente y acorta la vida útil. Tampoco es aconsejable dejar la batería en el cargador por un período de tiempo prolongado. Las baterías deben guardarse cuando no se usan, y ser cargardas antes de volverlas a usar.

¿Es mejor la batería de litio-ion? Sí, para muchas aplicaciones. La batería de litio-ion es de bajo mantenimiento, ofrece alta energía, es de escaso peso y no requiere descargas periódicas. Una vez que la batería alcanza plena carga no se le aplica una carga lenta y contínua, y puede permanecer en la mayoría de los cargadores hasta que se use.

Sin embargo, debe remarcarse que la batería de litio-ion va perdiendo gradualmente aceptación de carga como parte del envejecimiento, a pesar de no usarse. Por dicha razón, estas baterías no deben guardarse por períodos prolongados sino que deben rotarse como los alimentos perecederos. El comprador debe tener presente la fecha de fabricación cuando compre una batería de reemplazo. Desafortunadamente, esta información se encuentra a menudo codificada en el número de serie y el usuario no puede leerla.

A pesar de ser la batería comercial más cara, la de litio-ion se adapta bien a aquellos que usan el teléfono celular diariamente. Se pueden realizar hasta unos 1000 ciclos de carga/descarga durante la vida útil de servicio de aproximadamente dos años. Debido al efecto de envejecimiento, las baterías de litio-ion no brindan una solución económica a los usuarios ocasionales.

	Niquel Cadmio (NiCd) 3.6 V	Hidruro Metallico di Niquel (NiMH) 3.6 V	Litio-Ion (Li-Ion) 3.6V
Densidad de energia por tamano de celda	4Wh	5.5 Wh	6.5 Wh
Resistencia Interna aproximada (mOhm)	100-200*	200-300*	150-250*
Auto-descarga mensual	20%**	30%**	10%**
Vida de ciclaje maxima	1500****	300-5004	500-1000*** oder 2-3 Jahre

* Se toma en cuenta el cableaje interno, los contactos y circuitos de protección. Las lecturas varían con la categoría de celda, estado de carga y número de celdas conectadas en serie.
** La descarga es máxima en las primeras 24 horas, luego disminuye. La auto-descarga aumenta con la edad de la batería y elevadas temperaturas.
*** La vida útil de ciclaje se basa en la intensidad de la descarga. Las descargas suaves permiten más ciclos que las descargas intensas.
**** La vida útil de ciclaje se basa en los procedimientos de uso y mantenimiento. El no aplicar ciclos periódicos de descarga total puede reducir la vida útil de ciclaje en un tercio.

Figura 3: Características de las baterías de Litio-ion, NiMH y NiCd, en términos de densidad de energía, resistencia interna, auto-descarga y vida útil de ciclaje.

La Figura 3 muestra la relación entre la densidad de energía (capacidad) y la resistencia interna de sistemas de litio-ion, NiMH y CiCd. A los fines de simplificar la comparación, todos los conjuntos son de 3.6 voltios.
A los fines de tocar el tema de la longevidad, incluimos también "la mejor vida útil de ciclaje". Debe tenerse presente que los ciclos periódicos de descarga deben alcanzar la vida útil de ciclaje indicada para las baterías NiMh y NiCd. El ciclaje hace poco por prolongar el rendimiento de la batería de litio-ion.

Aunque el requerimiento general de energía de un teléfono digital es menor que el de un analógico equivalente, la batería de un teléfono digital debe ser capaz de entregar pulsos elevados de corriente que, frecuentemente, exceden varias veces su capacidad nominal. Veamos los valores de capacidad nominal expresados según las categorías "C".

La descarga 1C de una batería en la categoría 500 mAh es de 500 mA. En comparación, una descarga 2C de la misma batería es de 1000 mA. Un teléfono GSM alimentado por una batería de 500 mA, con pulsos de 1.5 A, por ejemplo, carga la batería con una descarga 3C.

La descarga 3C es aceptable en una batería con una lectura de mS muy baja. Sin embargo, las baterías envejecidas de litio-ion y NiMH presentan un desafio porque las lecturas de mS en estas baterías aumentan con el tiempo y el número de ciclos.

Se puede alcanzar un rendimiento mejorado usando una batería más grande, también conocida como conjunto extendido. Siendo un poco más grande y pesado, el conjunto extendido ofrece una capacidad nominal típica de aproximadamente 1000 mAh, o el doble que el conjunto de línea delgada.

En cuanto a la categoría C, la descarga 3C se reduce a 1.5 C cuando se usa una batería de 1000 mAh, en vez de una de 500 mAh. El aspecto negativo de las baterías de NiMH o NiCd de mayor tamaño es el aumento de memorización cuando la batería no tiene la posibilidad de descargarse completamente con la frecuencia adecuada, debido a su mayor capacidad.

Algunos de los teléfonos celulares de nueva generación están equipados con un convertidor DC-DC ajustable que suaviza la demanda de potencia de la batería. Con este chip, un pulso de 1.5 A puede ser normalmente reducido a la mitad, prolongando la corriente de pulso por un período más prolongado. El aspecto negativo es una pérdida de potencia del orden del 10 al 12%. También se han intentado super aisladores pero la corriente elevada sigue siendo un problema cuando se enciende la unidad. El tamaño del teléfono celular también puede ser un problema cuando se agrega un super aislador.